СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН И УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1999 года по МПК G01M17/02 G01M17/04 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания упругих элементов, в том числе пневматических шин, транспортных средств для определения статических и динамических упругих характеристик и виброзащитных свойств испытуемых элементов, а также характеристик бокового увода и сопротивления качению шин.

Известен стенд для испытания пневматических шин (а.с. СССР N 1204993, кл. G 01 M 17/02, 1986), содержащий приводные барабаны, охваченные гибкой лентой для установки на нее испытуемого колеса, устройство для установки и нагружения испытуемого колеса, опорные элементы, установленные под гибкой пневматической лентой в зоне ее контакта с испытуемым колесом, и измерительные элементы, что позволяет определять сглаживающие способности шин с учетом деформируемости грунтов при оценке суммарных виброзащитных свойств колеса и грунта.

Недостатком данного стенда является ограниченные его функциональные возможности по определению статических и динамических характеристик пневматических шин и испытанию колес при качении по твердой неровной поверхности с боковым уводом, которое является основным режимом движения колес большинства транспортных средств. Это обусловлено тем, что устройство для установки и нагружения испытуемого колеса предназначено только для изучения сглаживающей способности шин с учетом деформируемости грунтов без бокового увода, т.е. без поворота плоскости колеса относительно плоскости движения пневмоленты, а пневмолента податлива по оси нагружения. Кроме того, недостатком данного стенда являются ограниченные его функциональные возможности по определению статических, динамических и виброзащитных характеристик упругих элементов, подвесок, например рессор, пружин и т.д.

Наиболее близким из известных технических решений является стенд для испытания упругих элементов (а.с. СССР N 1332176, кл. G 01 M 17/02, 1987), содержащий основание, на котором установлен механизм нагружения испытуемых элементов, состоящий из связанного с приводом кривошипно-шатунного механизма и опирающегося своей средней частью на основание через подвижную опору коромысла. Один конец коромысла связан с шатуном указанного механизма через предохранительный механизм, а с основанием - через пружину с механизмом натяжения, выполняющую роль уравновешивающего механизма. Другой конец коромысла соединен через испытуемые элементы с траверсой, на которой подвешен груз. Механизм нагружения испытуемых элементов снабжен гидроцилиндрами, нижние концы которых шарнирно закреплены на основании, а верхние смонтированы с возможностью взаимодействия с траверсой и соединены гибкой связью с рычагом управления, и инерционным механизмом, выполненным в виде закрепленного на основании вала с маховиком и шестерней, связанной с грузом зубчатой рейкой. Конструкция данного стенда позволяет определять статические и динамические упругие характеристики невращающегося колеса с шиной и упругих элементов подвески транспортного средства, а также их виброзащитные свойства, т. е. амплитудно-частотные характеристики при вынужденных колебаниях и характеристики затухания при свободных колебаниях.

Недостатком данного стенда являются ограниченные его функциональные возможности по определению динамических характеристик и виброзащитных свойств пневматических шин при их качении по твердой неровной поверхности без и с боковым уводом, которое является основным режимом движения колес большинства транспортных средств. Это обусловлено тем, что механизм нагружения предназначен только для изучения указанных характеристик при невращающемся колесе, т. е. в режиме, который не является эксплуатационным для транспортных средств.

Низкий технический уровень данного стенда обусловлен ограниченными функциональными возможностями по обеспечению его механизмом нагружения основных эксплуатационных режимов нагружения колеса - качение без и с боковым уводом, при которых значительно изменяются его упруго-демпфирующие свойства. Вследствие этого стенд не позволяет определять реальные динамические упругие характеристики и виброзащитные свойства испытуемых элементов при качении колеса.

В этой связи важной технической задачей является создание новой конструкции стенда для испытания пневматических шин и упругих элементов транспортных средств с новым механизмом нагружения, что обеспечивает новые виды испытаний с использованием в качестве испытуемого элемента катящегося колеса с имитацией его взаимодействия без и с боковым уводом с твердой неровной поверхностью движущейся дороги, что значительно приближает стендовые испытания к реальным режимам нагружения колес и упругих элементов подвески, имеющих место при эксплуатации транспортных средств. Предложена новая система нагружения с применением толкателя, взаимодействующего с гусеничной лентой с неровностями, тем самым создаются новые режимы низкочастотного и высокочастотного нагружения испытуемых элементов, имитирующие движущуюся неровную поверхность дороги.

Техническим результатом заявленного стенда является возможность проведения новых испытаний катящегося колеса без и с боковым уводом по твердой неровной поверхности дороги, а также новых испытаний упругих элементов подвески совместно с катящимся колесом. Это позволяет определять динамические упругие характеристики катящегося колеса, силы и моменты сопротивления качению, характеристики бокового увода, а также виброзащитные свойства катящегося колеса и подвески с учетом реального воздействия с неровностями дороги в режимах низкочастотного и высокочастотного нагружения.

Новый технический результат достигается тем, что в стенде для испытания пневматических шин и упругих элементов транспортных средств, содержащем основание, на котором установлен механизм нагружения испытуемых элементов, включающий связанный с приводом кривошипно-шатунный механизм и опирающееся своей средней частью на основание через подвижную опору коромысло, один конец которого связан с шатуном через предохранительный механизм и соединен с основанием через уравновешивающий механизм, а другой конец связан через испытуемые элементы с траверсой, на которой посредством подвижной рамы подвешен груз, два откидывающихся гидроцилиндра, установленные между траверсой и основанием, инерционный механизм, установленный между грузом и основанием, и измерительные элементы, механизм нагружения дополнительно снабжен толкателем, установленным в смонтированной на основании вертикальной направляющей, связанным с коромыслом и имеющим на верхней части опорные элементы, выполненные в виде двух обрезиненных роликов и установленных между ними в шахматном порядке жестких роликов, на которые через гусеничную ленту со сменными неровностями, имеющую упругий механизм натяжения и охватывающую установленные на основании ведомый и ведущий барабаны, опираются испытуемые элементы, связанные с траверсой, причем привод ведущего барабана связан через муфту с приводом кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, механизм нагружения дополнительно снабжен поворотной вилкой, на вертикальных стойках которой установлена ось ступицы испытуемого колеса, верхняя часть вилки через испытуемый упругий элемент соединена с траверсой, а через качающийся рычаг с карданным шарниром соединена с подвижной рамой, причем нижние концы вертикальных стоек посредством двух параллельных друг другу регулируемых тяг связаны с основанием, а одна из этих стоек расположена между роликами поворотного рычага, соединенного с толкателем, при этом поворотный рычаг и поворотная вилка имеют одну вертикальную ось, пересекающуюся с осью вращения испытуемого колеса и проходящую через центр карданного шарнира, а оси роликов и регулируемых тяг расположены в плоскости контакта испытуемого колеса с гусеничной лентой.

Благодаря новой конструкции стенда для испытания пневматических шин и упругих элементов транспортных средств, включающей новый механизм нагружения испытуемых элементов, обеспечиваются новые виды испытаний с использованием в качестве испытуемого элемента катящегося колеса с имитацией его взаимодействия с твердой неровной поверхностью движущейся дороги, а также проведение новых испытаний упругих элементов подвески совместно с катящимся колесом, что значительно приближает стендовые испытания к реальным режимам работы колес и подвески, имеющим место при эксплуатации транспортных средств.

Введением в механизм нагружения в качестве направляющего элемента толкателя с опорными элементами, взаимодействующими с гусеничной лентой, образуется новая система нагружения, позволяющая задавать новые режимы низкочастотного и высокочастотного нагружения испытуемых элементов, имеющих место при качении колеса по неровной дороге, что дает возможность определять реальные динамические упругие характеристики и виброзащитные свойства испытуемых элементов при качении колеса.

Введением в механизм нагружения поворотной вилки, связанной поворотным рычагом с толкателем, обеспечивается проведение новых испытаний катящегося с уводом колеса по твердой неровной поверхности дороги, что позволяет определять динамические упругие характеристики катящегося с уводом колеса, силы и моменты сопротивления качению, характеристики бокового увода, а также виброзащитные свойства катящегося с уводом колеса и подвески с учетом реального взаимодействия с неровностями дороги.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого решения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Общий вид стенда изображен на фиг. 1, вид сбоку - на фиг. 2, а вид сверху - на фиг. 3.

Стенд содержит основание 1, на котором установлен механизм нагружения, обеспечивающий испытания колес и упругих элементов подвески транспортных средств при невращающемся и вращающемся колесе 2 с заданием и отсутствием бокового увода, а также без и совместно с упругим элементом 3 подвески.

Механизм нагружения состоит из кривошипа 4, связанного с приводом 5, шатуна 6, коромысла 7, опирающегося на подвижную подшипниковую опору 8, установленную на основании 1 и связанную с винтовым механизмом 9 изменения амплитуды кинематического возмущения, что обеспечивает имитацию работы испытуемых элементов подвески при различных амплитудах и частотах в режиме низкочастотного нагружения.

Для обеспечения имитации взаимодействия катящегося колеса 2 с неровностями дороги различной длины и высоты механизм нагружения дополнительно снабжен толкателем 10 с опорными элементами, выполненными в виде рольганга 11, на который опирается верхняя ветвь гусеничной ленты 12, охватывающей ведущий 13 и ведомый 14 барабаны. Толкатель 10 шарнирно связан с концом коромысла 7 и установлен в направляющей 15, закрепленной на основании 1, что обеспечивает вертикальное перемещение рольганга 11 с верхней ветвью гусеничной ленты 12. Рольганг 11 закреплен на верхней части толкателя 10 и выполнен в виде двух обрезиненных роликов 16, между которыми установлены в шахматном порядке жесткие ролики 17 , причем оси всех роликов рольганга 11 расположены перпендикулярно оси нагружения и параллельны осям ведущего 13 и ведомого 14 барабанов. Обрезиненные ролики 16 служат для передачи боковых сил гусеничной ленты 12 на толкатель 10 и для снижения шума при взаимодействии траков гусеничной ленты 12 с рольгангом 11. Шахматное расположение жестких роликов 17 обеспечивает не менее четырех точек опоры каждого трака верхней ветки гусеничной ленты 12, что необходимо для плоскопараллельного движения траков по рольгангу 11. Траки гусеничной ленты 12 соединены между собой резино-металлическими шарнирами, что снижает шум всего гусеничного обвода и потери на трение в шарнирах.

Для обеспечения режима низкочастотного нагружения при качении колеса по длинным гармоническим неровностям наружная поверхность траков гусеничной ленты 12 выполнена гладкой, например путем закрепления на каждом траке деревянных брусков одинаковой ширины и толщины. Для обеспечения режима высокочастотного нагружения с реальным процессом взаимодействия катящегося колеса с короткими неровностями произвольной формы на отдельных траках гусеничной ленты 12 закрепляются соответствующие сменные неровности 18.

Ведомый барабан 14 установлен на основании 1 и имеет упругий механизм натяжения гусеничной ленты 12, который включает упругий элемент 19, установленный между основанием 1 и кривошипом 20 ведомого барабана 14, что обеспечивает возможность вертикальных колебаний верхней ветви гусеничной ленты 12. Ведущий барабан 13 установлен на основании 1 и соединен цепной передачей 21 с приводом 22, обеспечивающим разные скорости качения колеса 2. Привод 5 кривошипа 4 и привод 22 ведущего барабана 13 состоят из электродвигателей с коробками перемены передач и соединены между собой посредством муфты 23 и передаточного механизма в виде углового редуктора 24, что обеспечивает задание ряда постоянных длин неровностей дороги, независимых от скорости качения колеса 2 при его испытании в ведомом режиме. Величины длин неровностей определяются передаточными числами коробки перемены передач привода 5. Колесо 2 может иметь отдельный привод, что позволяет проводить его испытания в ведущем и тормозном режимах.

На верхнюю ветвь гусеничной ленты 12 опирается испытуемое колесо 2, ось 25 ступицы которого закреплена на вертикальных стойках поворотной вилки 26. Верхняя часть поворотной вилки 26 через качающийся рычаг 27 с карданным шарниром связана с подвижной рамой 28, соединяющей траверсу 29 с грузом 30, а нижние концы вертикальных стоек поворотной вилки 26 посредством двух параллельных друг другу регулируемых тяг 31 связаны с основанием 1, что позволяет передавать на подвижную раму 28 и основание 1 продольные силы и моменты, возникающие при качении колеса 2 по гусеничной ленте 12. Муфты регулируемых тяг 31 соединены между собой гибкой связью, например в виде цепной передачи, и имеют разные направления резьб, что обеспечивает увеличение длины одной из них при одновременном уменьшении длины другой на одинаковую величину. Это необходимо для изменения угла между плоскостью вращения испытуемого колеса 2 и плоскостью движения гусеничной ленты 12 с целью испытания колеса 2 при различных углах его бокового увода. Одна из стоек поворотной вилки 26 расположена между роликами 32 поворотного рычага 33, соединенного с толкателем 10, что позволяет передать боковую силу, возникающую в пятне контакта испытуемого колеса 2, на толкатель 10. При этом для обеспечения несмещения вертикальной оси испытуемого колеса 2 при его повороте поворотный рычаг 33 и поворотная вилка 26 имеют одну вертикальную ось, совпадающую с осью нагружения, пересекающуюся с осью вращения испытуемого колеса 2 и проходящую через центр карданного шарнира качающегося рычага 27. Для обеспечения восприятия тангенциальных сил и моментов непосредственно в пятне контакта испытуемого колеса 2 с гусеничной лентой 12 оси роликов 32 и регулируемых тяг 31 расположены в плоскости контакта испытуемого колеса 2 с гусеничной лентой 12.

При испытании подвески транспортного средства совместно с колесом 2 между верхней частью поворотной вилки 26 и траверсой 29 устанавливается испытуемый упругий элемент 3, например пневмогидравлическая рессора. При испытании только колеса 2 вместо упругого элемента 3 устанавливается жесткая стойка. При испытании только упругого элемента 3 последний устанавливается вместо колеса 2 между его осью 25 и траком гусеничной ленты 12, ведущий барабан 13 которой при этом блокируется.

Для обеспечения установки и снятия испытуемых элементов подвески, а также для проведения испытаний при свободных колебаниях груза 30 между основанием 1 и траверсой 29 установлены два откидывающихся гидроцилиндра 34, имеющие на концах штоков ролики, входящие в гнезда траверсы 29, и отверстия, в которые входят штыри рычажных стопорно-откидывающих устройств 35, расположенных на траверсе 29 и соединенных гибкой связью в виде троса 36 с рычагом управления 37, установленном на подвижной раме 28, соединяющей траверсу 29 с грузом 20. Подвижная рама 28 установлена в восьми направляющих роликах 38, закрепленных на основании 1, что обеспечивает вертикальные перемещения груза 30, который выполнен составным из отдельных чугунных брусков, что позволяет изменять подрессоренную массу. Для фиксации траверсы 29 с грузом 30 относительно основания 1 при любом их взаимном положении между ними установлен блокирующий механизм 39, который необходим при определении рабочих диаграмм испытуемых элементов различных габаритов по длине.

Между основанием 1 и концом коромысла 7 установлен уравновешивающий механизм в виде пневмогидравлической рессоры 40, что позволяет повысить равномерность вращения кривошипа 4 и уменьшить пусковой момент привода 5. Кроме того, между концами коромысла 7 и шатуна 6 установлен предохранительный механизм 41 в виде пружины сжатия, что обеспечивает предохранение от деформации коромысла 7 при пробоях испытуемых элементов на ходе сжатия.

Для изменения соотношения между весовыми и инерционными параметрами груза 30 между последним и основанием 1 установлен инерционный механизм, выполненный в виде закрепленного на грузе 30 вала 42 с двумя шестернями 43 и маховиками 44 на его концах. Шестерни 43 связаны с основанием 1 посредством двух зубчатых реек 45, поджатых к шестерням 43 роликами 46, установленными на грузе 30, и соединенных с основанием 1 осями 47.

Измерительные элементы стенда включает четыре датчика силы, четыре датчика перемещений, два датчика вертикальных ускорений, два датчика частоты вращения и датчик угла поворота.

Для определения колебаний вертикальной оси по оси нагружения между траверсой 29 и поворотной вилкой 26 установлен датчик милы 48. Для определения сил сопротивления качению испытуемого колеса 2 и его моментов в горизонтальной плоскости между двумя регулируемыми тягами 31 и основанием 1 установлены датчики силы 49 и 50. Для определения боковой силы в пятне контакта испытуемого колеса 2 между поворотным рычагом 33 и роликами 32 установлен датчик силы 51. Для определения параметров кинематического возмущения на основании 1 установлен датчик перемещений 52, ролик которого опирается на неровности 18 гусеничной ленты 12. Для определения абсолютных перемещений груза 30 между основанием 1 и подвижной рамой 28 установлен датчик перемещений 53. Для определения относительных перемещений испытуемого упругого элемента 3 между подвижной рамой 28 и поворотной вилкой 26 установлен датчик перемещений 54. Для определения относительных деформаций испытуемого колеса 2 на поворотной вилке 26 установлен датчик перемещений 55, ролик которого 55 опирается на неровности 18 гусеничной ленты 12. Для определения уровня вертикальных ускорений груза 30 (подрессоренной массы) и испытуемого колеса 2 (неподрессоренной массы) на траверсе 29 и поворотной вилке 26 установлены датчики ускорений 56 и 57. Для определения частоты колебаний толкателя 10 и скорости качения испытуемого колеса 2 на валах приводов 5 и 22 установлены датчики частоты вращения 58 и 59. Для определения угла между плоскостью колеса 2 и направлением движения гусеничной ленты 12 между поворотной вилкой 26 и основанием 1 установлен датчик угла поворота 60.

Предлагаемый стенд работает следующим образом.

Для установки испытуемых элементов 2 и 3 на стенд откидывающиеся гидроцилиндры 34 вручную переводят в вертикальное положение. При этом длину гидроцилиндров 34 устанавливают такой, чтобы их ролики вошли в клинообразные гнезда траверсы 29, а штыри рычажных стопорно-откидывающих устройств 35 - в отверстия штоков гидроцилиндров 34. Далее с помощью блокирующего механизма 39 разблокируют подвижную раму 28 относительно основания 1. При установке испытуемого колеса 2 гидроцилиндрами 34 осуществляют перемещение траверсы 29 и поворотной вилки 26, связанной с траверсой 29 через жесткую стойку, с подвижной рамой 28 через качающийся рычаг 27, с толкателем 10 через поворотный рычаг 33 и ролики 32, а с основанием 1 через регулируемые тяги 31. Затем закрепляют ось 25 ступицы испытуемого колеса 2 на вертикальных стойках поворотной вилки 26 в таком положении, когда колесо 2 опирается на верхнюю ветвь гусеничной ленты 12, а регулируемые тяги 31 после нагружения колеса 2 расположены практически в горизонтальной плоскости. При этом с помощью регулируемых тяг 31 обеспечивают нулевой угол между плоскостью вращения испытуемого колеса 2 и плоскостью движения гусеничной ленты 12, что необходимо для проведения испытаний при отсутствии бокового увода колеса 2. При установке испытуемого упругого элемента 3, например пневмогидравлической рессоры, с помощью гидроцилиндров 34 снимают жесткую стойку и вместо нее устанавливают испытуемую рессору 3.

Для определения статических упругих характеристик испытуемого колеса 2 или рессоры 3 гидроцилиндрами 34 медленно перемещают траверсу 28, нагружая и разгружая испытуемый элемент. При этом измеряют деформации испытуемого соответствующими датчиками перемещений 55 или 54 и одновременно измеряют датчиком силы 48 нагрузку по оси нагружения. По результатам измерений в координатах сила-деформация строят статические упругие характеристики для каждого испытуемого элемента.

Испытания элементов при свободных колебаниях могут производиться на стенде как методом сбрасывания подрессоренной массы, так и методом подтягивания. Для проведения испытаний при свободных колебаниях методом сбрасывания подрессоренной массы траверса 29 вместе с испытуемыми элементами 2 и 3 поднимается гидроцилиндрами 34 до момента отрыва колеса 2 от траков верхней ветви гусеничной ленты 12. Затем производится нажатие на рычаг управления 37, связанного тросом 36 с рычагами стопорно-откидывающих устройств 35. При этом штыри этих устройств выходят из отверстий в торцах штоков гидроцилиндров 34, ролики последних выводятся из клинообразных гнезд траверсы 29 и гидроцилиндры 34 откидываются до упора в буферы кронштейнов основания 1. Под действием подрессоренного веса груза 30 траверса 29 падает и после касания колеса 2 траков верхней ветви гусеничной ленты 12 подрессоренная масса совершает свободные колебания на испытуемой рессоре 3 и колесе 2, которые могут быть записаны с помощью датчика перемещений 53 на осциллографической бумаге. Для проведения испытаний при свободных колебаниях методом подтягивания гидроцилиндрами 34 опускают траверсу 29, сжимая испытуемые элементы 2 и 3 на расчетную величину. Нажатием на рычаг управления 37 гидроцилиндры 34 откидываются. Под действием силы сжатых элементов 2 и 3 траверса 29 движется вверх, перемещая за собой посредством подвижной рамы 28 груз 30. При этом подвижная рама 28 и груз 30 движутся в направляющих роликах 38, закрепленных на основании 1.

Для определения динамических характеристик испытуемых элементов 2 и 3 вместе или по отдельности их сжимают гидроцилиндрами 34 на заданную величину и блокируют траверсу 29 относительно основания 1 с помощью блокирующего механизма 39. Включают привод 5 кривошипа 4 для задания режима низкочастотного нагружения или привод 22 гусеничной ленты 12 с закрепленными на ней сменными неровностями 18 для задания режима высокочастотного нагружения. При включении привода 5 кривошип 4 приводит в движение шатун 6, который воздействует на коромысло 7. Коромысло 7 качается относительно подвижной подшипниковой опоры 8, приводя в движение толкатель 10 с рольгангом 11, на жесткие 17 и обрезиненные 16 ролики которого опирается верхняя ветвь гусеничной ленты 12, охватывающей ведущий 13 и ведомый 14 барабаны. Колебания толкателя 10, установленного в направляющей 15, передаются на испытуемое колесо 2 и через поворотную вилку 26 на испытуемую рессору 3, вызывая деформацию испытуемых элементов по оси нагружения. Частота колебаний испытуемых элементов может изменяться либо плавно путем регулирования оборотов электродвигателя привода 5, либо ступенчато путем переключения его передач. Амплитуда колебаний определяется положением подвижной подшипниковой опоры 8 относительно шарниров коромысла 7 и может плавно изменять с помощью винтового механизма 9. При включении привода 22 через цепную передачу 21 и ведущий барабан 13 приводится в движение гусеничная лента 12, натяжение которой обеспечивается упругим элементом 19, установленным между основанием 1 и кривошипом 20 ведомого барабана 14. Движение гусеничной ленты 12 вызывает вращение испытуемого колеса 2 и его дополнительную деформацию при наезде на установленные на траках сменные неровности 18. Скорость движения ленты 12, а значит и скорость качения испытуемого колеса 2 может изменяться либо плавно путем регулирования оборотов электродвигателя привода 22, либо ступенчато путем переключения его передачи. Режим высокочастотного нагружения, кроме того, зависит еще и от характера расположения и формы сменных неровностей 18. При этом с помощью датчика силы 48, датчиков перемещений 52, 54, 55 и датчиков частоты вращения 58 и 59 определяют динамические характеристики испытуемых элементов 2 и 3 (рабочие диаграммы, динамические упругие характеристики и демпфирующие характеристики), испытываемых по отдельности или вместе при отсутствии и задании качения колеса 2 по твердой неровной поверхности дороги.

Для определения амплитудно- и фазо-частотных характеристик колебаний подрессоренной массы на испытуемых элементах 2 и 3 последние устанавливают на стенд с помощью гидроцилиндров 34. После чего гидроцилиндры 34 откидывают рычагом управления 37 и испытуемые элементы 2 и 3 нагружаются подрессоренной массой. Включив приводы 5 и 22, задают требуемые режимы низкочастотного и высокочастотного нагружения. Приводы 5 и 22 могут работать независимо друг от друга. Для этого муфта 23 должна быть выключенной. Кроме того, эти приводы можно соединить между собой посредством муфты 23 и передаточного механизма в виде углового редуктора 24. При этом электродвигатели этих приводов должны вращаться либо согласованно друг с другом, либо электродвигатель одного из приводов можно отключить. Включение муфты 23 обеспечивает задание ряда постоянных длин неровностей дороги, независимых от скорости качения колеса 2 в ведомом режиме. Величины длин неровностей определяются передаточными числами коробки перемены передач привода 5, а ведущий и тормозной режимы качения задаются при дополнительном включении отдельного привода колеса 2. При работе приводов 2 и 3 подрессоренная масса совершает колебания на испытуемых элементах 2 и 3. Во время эксперимента с помощью датчиков перемещений 52, 53, 54 и 55 и ускорений 56 и 57 производится запись изменения во времени параметров колебаний подрессоренной и неподрессоренной масс и кинематического возмущения на осциллографической бумаге, по которой строят амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики абсолютных и относительных перемещений и ускорений, характеризующие виброзащитные свойства вращающегося и невращающегося колеса и упругих элементов подвески.

Для определения коэффициента сопротивления качению колеса по твердой поверхности дороги при отсутствии кинематического возбуждения колебаний испытуемое колесо 2 прижимают к гусеничной ленте 12 гидроцилиндрами 34 до заданной нагрузки, определяемой по датчику силы 48, и блокируют подвижную раму 28 относительно основания 1 блокирующим механизмом 39. Включают привод 22, с помощью датчика частоты вращения 59 задают необходимую скорость качения колеса 2 и с помощью датчиков силы 49 и 50 определяют суммарную тангенциальную силу. Делением последней на вертикальную силу определяют коэффициент сопротивления качению. Данное испытание проводят при различных скоростях качения испытуемого колеса 2 и по результатам измерений строят график в координатах коэффициент сопротивления качению - скорость. Для определения коэффициента сопротивления качению колеса при силовом возбуждении колебаний и отсутствии кинематического возбуждения на испытуемое колесо 2 эксцентрично закрепляют небольшой груз для задания необходимой величины дисбаланса. Далее испытания проводят аналогично указанному выше. Для определения коэффициента сопротивления качению колеса при кинематическом возбуждении колебаний испытуемое колесо 2 прижимают к гусеничной ленте 12 подрессоренной массой. Включают приводы 5 и 22 и испытания проводят аналогично указанному выше.

Для определения характеристик бокового увода испытуемого колеса 2 поворотная вилка 26 поворачивается на заданный угол, определяемый датчиком угла поворота 60, путем изменения длины регулируемых тяг 31. Далее испытания проводят аналогично указанному выше. При этом измеряется боковая сила колеса 2 датчиком силы 51. По результатам измерений строят график в координатах боковая сила-угол поворота при различных скоростях качения.

При испытаниях в режиме свободных колебаний и при определении амплитудно- и фазо-частотных характеристик требуемую величину подрессоренной массы груза 30 задают подбором необходимого числа чугунных брусков. При этом для увеличения инерционных параметров груза 30 включают инерционный механизм, что необходимо, например, для имитации работы испытуемых элементов 2 и 3 в режиме угловых колебаний транспортного средства, собственная частота которых, как правило, ниже собственной частоты вертикальных колебаний. Для этого с помощью осей 47 на основании 1 устанавливают зубчатые рейки 45, которые поджимаются к шестерням 43 роликами 46, а на концы вала 42 закрепляют маховики 44, момент инерции которых определяется по зависимости
I_м = M r_ш ²[(W_z ²/W_f ²) - 1],
где М - масса подрессоренного груза;
r_ш - радиус делительной окружности шестерни;
W_z - частота собственных вертикальных колебаний транспортного средства по координате Z;
W_f - частота собственных угловых колебаний транспортного средства координате f.

При колебаниях коромысла 7 усилие от рессоры 40 уравновешивающего механизма создает относительно подвижной подшипниковой опоры 8 момент, противоположный моменту, создаваемому испытуемыми элементами 2 и 3, что повышает равномерность вращения кривошипа 4 и снижает пусковой момент привода 5. В случае пробоя испытуемых элементов 2 и 3 сила удара создает относительно подвижной подшипниковой опоры 8 момент, вызывающий поворот коромысла 7 относительно опоры 8 и дополнительное сжатие пружины 41 предохранительного механизма, установленной на конце шатуна 6, что предохраняет от разрушения детали стенда.

Предлагаемый стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов транспортных средств обладает широкими функциональными возможностями и позволяет определять статические и динамические упругие характеристики катящихся и некатящихся колес и упругих элементов подвески, характеристики бокового увода и сопротивления качению, а также виброзащитные свойства пневматической шины и подвески при качении без и с боковым уводом по неровностям в режимах низкочастотного и высокочастотного кинематического нагружения колеса с учетом его реального взаимодействия с неровностями дороги в ведущем, ведомом и тормозном режимах качения.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, предназначен для определения статических и динамических упругих характеристик, виброзащитных свойств, характеристик бокового увода и сопротивления качению шин; для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом; стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Стенд предназначен для определения статических и динамических упругих характеристик, виброзащитных свойств, характеристик бокового увода и сопротивления качению шин. Стенд содержит основание, механизм нагружения испытуемых элементов, включающий связанный с приводом кривошипно-шатунный механизм. Механизм нагружения дополнительно снабжен толкателем, установленным на вертикальной направляющей. Толкатель связан с коромыслом и имеет на верхней части опорные элементы, выполненные в виде двух обрезиненных роликов и установленных между ними в шахматном порядке жестких роликов. На ролики через гусеничную ленту со сменными неровностями опираются испытуемые элементы, связанные с траверсой. В результате появляется возможность проведения испытаний катящегося колеса без и с боковым уводом, а также определения виброзащитных свойств колеса и подвески с учетом реального взаимодействия с неровностями дороги. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств, содержащий основание, на котором установлен механизм нагружения испытуемых элементов, включающий связанный с приводом кривошипно-шатунный механизм и опирающееся своей средней частью на основание через подвижную опору коромысло, один конец которого связан с шатуном через предохранительный механизм и соединен с основанием через уравновешивающий механизм, а другой конец связан через испытуемые элементы с траверсой, на которой посредством подвижной рамы подвешен груз, два откидывающихся гидроцилиндра, установленных между траверсой и основанием, инерционный механизм, установленный между грузом и основанием, и измерительные элементы, отличающийся тем, что механизм нагружения дополнительно снабжен толкателем, установленным в смонтированной на основании вертикальной направляющей, связанным с коромыслом и имеющим на верхней части опорные элементы, выполненные в виде двух обрезиненных роликов и установленных между ними в шахматном порядке жестких роликов, на которые через гусеничную ленту со сменными неровностями, имеющую упругий механизм натяжения и охватывающую установленные на основании ведомый и ведущий барабаны, опираются испытуемые элементы, связанные с траверсой, причем привод ведущего барабана связан через муфту с приводом кривошипно-шатунного механизма. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что механизм нагружения дополнительно снабжен поворотной вилкой, на вертикальных стойках которой установлена ось ступицы испытуемого колеса, верхняя часть вилки через испытуемый упругий элемент соединена с траверсой, а через качающийся рычаг с карданным шарниром соединена с подвижной рамой, причем концы вертикальных стоек посредством двух параллельных друг другу регулируемых тяг связаны с основанием, а одна из этих стоек расположена между роликами поворотного рычага, соединенного с толкателем, при этом поворотный рычаг и поворотная вилка имеют одну вертикальную ось, пересекающуюся с осью вращения испытуемого колеса и проходящую через центр карданного шарнира, а оси роликов и регулируемых тяг расположены в плоскости контакта испытуемого колеса с гусеничной лентой.